Representação artística de KELT-9b, um planeta quente de Júpiter orbitando uma estrela a cerca de 670 anos-luz da Terra e um alvo científico da espaçonave CUTE. Crédito: Goddard Space Flight Center da NASA
NASAA nave espacial CUTE da NASA, apesar do seu pequeno tamanho, avançou significativamente o nosso conhecimento sobre “Júpiteres quentes”, revelando comportamentos atmosféricos variados e contribuindo para a nossa compreensão da evolução planetária, ao mesmo tempo que oferece experiência prática aos estudantes.
Uma nave espacial do tamanho de uma caixa de cereal coletou medições precisas das atmosferas de planetas grandes e fofos chamados “Júpiteres quentes”. As descobertas, lideradas por uma equipa da CU Boulder, podem ajudar a revelar como as atmosferas em torno destes e de uma série de outros mundos estão a escapar para o espaço.
As observações são os primeiros resultados provenientes de uma nave espacial da NASA conhecida como Colorado Ultraviolet Transit Experiment (CUTE).
Kevin France, investigador principal da missão, apresentou os resultados do grupo na reunião de 2023 da União Geofísica Americana em São Francisco.
A diminuta nave espacial, que mede apenas 14 polegadas de comprimento, pode ser bonita, mas é descobertas científicas são tudo menos. Desde o seu lançamento em setembro de 2021, o CUTE direcionou o seu único telescópio ultravioleta para uma série de Júpiteres quentes, a algumas centenas de anos-luz da Terra.
Características dos Júpiteres Quentes
Júpiteres quentes estão entre os planetas mais quentes e furiosos da galáxia. Como o nome sugere, eles são gigantes gasosos como o nosso Júpiter. Estes planetas, no entanto, aproximam-se muito mais das suas estrelas natais, completando uma órbita aproximadamente uma vez a cada vários dias terrestres. No processo, a radiação estelar cozinha Júpiteres quentes a milhares de graus Fahrenheite suas atmosferas aumentam de tamanho, um pouco como pão crescendo no forno.
Os investigadores há muito que suspeitam que este ataque constante da radiação estelar poderia destruir as atmosferas em torno de alguns exoplanetas ao longo de milhões a milhares de milhões de anos. Os dados do CUTE sugerem que o processo pode não ser tão simples.
Uma grande variedade de planetas quentes de Júpiter. Crédito: ESA/Hubble e NASA
A equipa CUTE, que inclui vários estudantes de graduação e pós-graduação, observou sete Júpiteres quentes até agora, com mais a caminho. Alguns deles parecem estar perdendo a atmosfera, mas outros não.
“Os planetas parecem vir em todos os sabores”, disse France, professor associado do Laboratório de Física Atmosférica e Espacial (LASP) e do Departamento de Ciências Astrofísicas e Planetárias.
Ele acrescentou que o CUTE está ajudando os cientistas a construir seu guia de campo para os vários tipos de planetas que existem no via Láctea Galáxia – incluindo aquelas que não se parecem em nada com os vizinhos próximos da Terra.
“Queremos compreender como o nosso sistema solar se enquadra na família de sistemas solares do universo”, disse France. “Isso significa compreender os grandes planetas, os pequenos planetas, aqueles que poderiam ter vida e aqueles que definitivamente não têm – e todos os processos físicos importantes que operam nestes planetas.”
Rick Kohnert, engenheiro de sistemas da CUTE, e a ex-aluna de pós-graduação do LASP, Arika Egan, posam com o pequeno satélite no campus da CU Boulder. Crédito: LASP
Ficando quente aqui
O caminho do CUTE para o sucesso científico não foi fácil.
Quando o nave espacial entrou pela primeira vez em órbita ao redor da Terra, França e os seus colegas notaram rapidamente que parecia estar a sofrer algumas falhas – um problema normal para muitos satélites pequenos, ou CubeSats, que frequentemente testam tecnologia que nunca antes foi lançada no espaço. Num caso, o obturador que protegia o telescópio do CUTE continuou a fechar-se quando não era suposto.
A equipe, que incluía vários alunos de graduação e pós-graduação, não desistiu. Os pesquisadores ordenaram que a espaçonave abrisse a veneziana e, em seguida, descarregaram a bateria que a alimentava, evitando que o aparelho fechasse novamente.
Logotipo da missão BONITO. Crédito: LASP
“O CUTE ainda está trabalhando e coletando dados hoje”, disse France. “Quando obtivemos nossos primeiros resultados científicos reais, foi realmente emocionante.”
O CUTE observa planetas distantes à medida que passam em frente das suas estrelas natais, fazendo com que a luz ultravioleta dessas estrelas diminua no processo. Em alguns casos, a sonda é tão precisa que consegue detectar quando a luz das estrelas diminui em apenas 1%.
Num artigo publicado em setembro, os investigadores descreveram as suas observações de um mundo chamado WASP-189b. Este planeta orbita uma estrela na constelação de Libra, a mais de 300 anos-luz, ou milhares de trilhões de quilômetros, da Terra. Também é incrivelmente quentinho, com sua atmosfera atingindo temperaturas de cerca de 15.000 graus Fahrenheit, de acordo com os resultados da equipe. Isso é milhares de graus mais quente que a superfície do sol.
As observações do CUTE também sugerem que o gás está escapando do WASP-189b a uma taxa igualmente impressionante de cerca de 400 milhões de quilogramas (quase 900 milhões de libras) por segundo.
Planetas evoluindo
Nem todos os planetas que o CUTE estudou nos seus primeiros dois anos foram tão excitantes. Em resultados não publicados, a equipa observou um segundo planeta chamado MASCARA-4b que não parecia estar a perder muito gás. Outros, como o KELT-9b, ficaram em algum lugar no meio.
França e os seus colegas esperam que os seus resultados possam ajudar a descobrir porque é que alguns planetas perdem grandes porções da sua atmosfera, enquanto outros permanecem praticamente inalterados. Ele suspeita que isso tenha a ver com uma combinação dos próprios planetas (planetas maiores geram uma atração gravitacional mais forte) e a dinâmica de suas estrelas (estrelas mais ativas provavelmente causam mais estragos nos planetas do que estrelas calmas).
Esses mesmos processos potencialmente esculpem planetas, dentro e fora do sistema solar da Terra, ao longo do tempo. Os cientistas, por exemplo, teorizam que Marte já hospedou uma atmosfera muito mais densa, mas o sol a erodiu ao longo de bilhões de anos.
A fuga atmosférica também pode explicar a origem de uma classe de planetas conhecidos como “super Terras”, que são ligeiramente maiores que o nosso mundo.
“Há muitas evidências que sugerem que as super Terras começaram como planetas do tamanho de Netuno com atmosferas grandes e fofas, que perdem tanta massa que tudo o que resta é o núcleo rochoso e possivelmente uma atmosfera fina”, disse France.
O maior legado do CUTE pode ser o seu impacto nos estudantes, disse ele. A pequena equipa da missão, composta por cerca de 20 pessoas, esteve envolvida em quase todos os aspectos da vida da nave espacial – desde a construção do satélite até ao seu lançamento, envio de comandos e, em seguida, descarregamento e análise de dados científicos. O CUTE está atualmente orbitando cerca de 326 milhas (525 quilômetros) acima da superfície da Terra e deverá reentrar na atmosfera em 2027.
“Todas essas coisas acontecem nas grandes missões da NASA, só que em uma escala muito maior”, disse France. “Nossos alunos e cientistas em início de carreira estão obtendo toda a experiência desde o estágio da proposta até a produção do produto científico.”
Referência: “CUTE revela metais escapando na atmosfera superior de Júpiter ultraquente WASP-189b” por AG Sreejith, Kevin France, Luca Fossati, Tommi T. Koskinen, Arika Egan, P. Wilson Cauley, Patricio. E. Cubillos, S. Ambily, Chenliang Huang, Panayotis Lavvas, Brian T. Fleming, Jean-Michel Desert, Nicholas Nell, Pascal Petit e Aline Vidotto, 31 de agosto, O Cartas de diários astrofísicos.
DOI: 10.3847/2041-8213/acef1c
